전하 축적으로 이어져 스퍼터링 공정을 방해하고 심각한 작동 문제를 일으킬 수 있는 절연체의 고유한 전기적 특성 때문에 절연체에는 DC 스퍼터링이 사용되지 않습니다.
절연체에 DC 스퍼터링을 사용하지 않는 이유는 무엇인가요? 5가지 주요 이유 설명
1. 절연 타겟의 전하 축적
절연 재료는 정의상 전기를 잘 전도하지 않습니다.
DC 스퍼터링에서는 스퍼터링이라는 공정을 통해 입자를 방출하기 위해 타겟 재료에 직류 전류를 인가합니다.
그러나 타겟이 절연체일 경우 인가된 직류 전류가 재료를 통과할 수 없어 타겟에 전하가 쌓이게 됩니다.
이러한 전하 축적은 스퍼터링 공정에 필수적인 안정적인 가스 방전을 방해할 수 있습니다.
안정적인 방전이 이루어지지 않으면 스퍼터링 공정이 비효율적이 되고 심지어 완전히 중단될 수도 있습니다.
2. 절연 기판의 전하 축적
마찬가지로 기판이 절연체인 경우 증착 공정 중에 전자가 축적될 수 있습니다.
이러한 축적은 기판과 증착된 필름을 모두 손상시킬 수 있는 파괴적인 전기 방전인 아크의 발생으로 이어질 수 있습니다.
이러한 아크는 기판의 절연 특성을 극복하는 데 필요한 높은 전압으로 인해 발생하며, 이로 인해 국부적으로 높은 전기적 스트레스가 발생하는 영역이 생성됩니다.
3. 반응성 DC 스퍼터링의 도전 과제
금속 타겟을 반응성 기체와 함께 사용하여 절연 코팅을 형성하는 반응성 DC 스퍼터링을 사용하는 경우에도 도전 과제는 지속됩니다.
절연막이 기판 위에서 성장함에 따라 전하가 발생하여 아크와 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
또한 양극이 코팅되어 점차 절연체로 변할 수 있는데, 이는 사라지는 양극 효과로 알려진 현상으로 스퍼터링에 필요한 전기 환경을 더욱 복잡하게 만들어 문제를 악화시킵니다.
4. 대안: RF 스퍼터링
이러한 한계를 극복하기 위해 RF(무선 주파수) 스퍼터링이 절연 재료에 자주 사용됩니다.
RF 스퍼터링은 교류 전류를 사용하므로 타겟과 기판 모두에 전하가 쌓이는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
이 방법을 사용하면 엄청나게 높은 전압을 사용하지 않고도 안정적인 플라즈마 환경을 유지하여 절연 재료를 효과적으로 스퍼터링할 수 있습니다.
5. 요약
요약하면, DC 스퍼터링은 절연체의 전하 축적을 처리할 수 없기 때문에 절연 재료를 증착하거나 사용하는 데 적합하지 않습니다.
대안인 RF 스퍼터링은 교류 전류를 사용하여 스퍼터링 공정 중에 절연체의 전기적 특성을 관리함으로써 더 적합한 방법을 제공합니다.
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